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0 MARCIO RENATO ÀVILA AGARRALLUA O ESTUDO DE FUNÇÕES ORGÂNICAS NO ENSINO MÉDIO ATRAVÉS DOS TEMAS PETRÓLEO E POLÍMEROS CANOAS, 2012

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MARCIO RENATO ÀVILA AGARRALLUA

O ESTUDO DE FUNÇÕES ORGÂNICAS NO ENSINO MÉDIO ATRAV ÉS DOS TEMAS PETRÓLEO E POLÍMEROS

CANOAS, 2012

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MARCIO RENATO ÁVILA AGARRALLUA

O ESTUDO DE FUNÇÕES ORGÂNICAS NO ENSINO MÉDIO ATRAV ÉS DOS TEMAS PETRÓLEO E POLÍMEROS

Trabalho de conclusão apresentado ao Curso de Química do Centro Universitário La Salle – Unilasalle como exigência parcial para a obtenção do grau de Licenciado em Química.

Orientação: Profa. Dra. Marisa Tsao

CANOAS, 2012

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MARCIO RENATO ÁVILA AGARRALLUA

O ESTUDO DE FUNÇÕES ORGÂNICAS NO ENSINO MÉDIO ATRAV ÉS DOS TEMAS PETRÓLEO E POLÍMEROS

Trabalho de conclusão apresentado ao Curso de Química do Centro Universitário La Salle – Unilasalle como exigência parcial para a obtenção do grau de Licenciado em Química.

Aprovado pela avaliadora em Dezembro de 2012

Avaliadora:

__________________________________________

Profa. Dra. Marisa Tsao

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A minha mãe Isabel, minhas avós Maria e Celi (in memorian) e minha noiva Dafne, amores da minha vida, eu dedico.

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AGRADECIMENTOS

A dificuldade de escrever e qualificar este trabalho de conclusão, somada a

tão longa e complicada caminhada para conclusão do curso de química, torna ainda

mais importante para mim o momento de agradecer as pessoas que estiveram

sempre ao meu lado e foram o apoio que necessitava para não desistir.

Agradeço primeiramente a Deus, por sempre olhar por mim e colocar

verdadeiros anjos no meu caminho.

Agradeço a minha mãe Isabel Cristina, pois sem ela certamente eu não

chegaria até aqui. Mãe, tu és minha maior incentivadora, e a cada momento de

dificuldade que passei procurei lembrar que tua vida foi infinitamente mais

complicada e que tu jamais desistiu de nada. Mãe, te amo muito e esta conquista é

mais tua do que minha! Tenho muito orgulho de ti!

Agradeço a minha vó Maria, que fez parte de tudo que procurei realizar na

minha vida e me apoiou a cada momento. Vó, tu és um grande exemplo de

superação e certamente o maior apoio que todos procuram na nossa família. Te

amo muito e tenho o maior orgulho de ti!

Agradeço a minha noiva Dafne, a qual conheci durante a faculdade, e que

hoje é minha base, meu porto seguro. Amor, obrigado por toda ajuda que me deste

e me dá até hoje, pois no início de nosso namoro me reergueste, encarando todos

os problemas que não eram teus, sendo forte quando eu era fraco. Hoje sinto que

tenho alguém ao meu lado que me completa e me ajuda sempre que preciso,

mesmo quando não digo nada. Obrigado por ser a luz que havia perdido da minha

vida. Te amo muito!

Agradeço a minha vó Celi, a pessoa mais amorosa e bondosa que passou por

minha vida. Jamais te esquecerei vó. Queria ter sido mais presente. Sei que estás

do meu lado a cada momento da minha vida. Te amo e essa conquista também é

tua!

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Agradeço aos meus familiares que amo tanto! Minhas primas, meus primos,

tios e tias. Mas principalmente aos meus tios Chico e Ademir e aos meus padrinhos

Jorge e Marta, dos quais tenho enorme orgulho, pelo exemplo que são.

Agradeço aos meus grandes “amigos-irmãos” Silmar, Luciano, Diego e

Camilo, que me apoiaram em todos os momentos que passei. Como diz o conhecido

narrador de rádio, “vocês são demais” ! Obrigado pelas conversas, risadas,

brincadeiras, discussões, conselhos, etc. Enfim, obrigado por fazerem parte de tudo

que vivo, sendo bom ou ruim. Sem o apoio de vocês nada disso teria acontecido!

Agradeço as minhas grandes amigas Bruninha, Fabí, Estéfani, Valéria e Aline,

as quais foram minhas grandes parceiras na faculdade, além de grandes amigas

para todas as horas. Nunca vou esquecer das muitas vezes que estudamos e do

quanto me ajudaram. Vocês são diretamente responsáveis pela minha formatura!

Agradeço a minha orientadora Prof. Marisa Tsao e a coordenadora do curso

de química Ana Cunha, as quais me acompanharam durante todo o curso e foram

de suma importância para minha formação, sempre ensinando, cobrando e

colaborando de maneira equilibrada. Por vocês tenho imenso carinho e respeito.

Peço desculpas por alguns deslizes que aconteceram nesta caminhada, mas

certamente vocês me ajudaram a amadurecer e assim buscar sempre ser uma

pessoa mais segura e obstinada. Muito obrigado!

Agradeço também aos meus amigos Cleiton Pereira, Marcelo Tedesco,

Ricardo Casal, Paulo César, Marco Silva, Gérson Galdino, Fábio Fell, Homero Reis,

Carlos Leser, Domingos Bonoto, Euclides Pasinato, Jander Carrasco, Cristiano

Corrêa e Sandro Fagundes. Vocês certamente fazem parte desta conquista. Muito

obrigado!

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A falsa ciência gera ateus. A verdadeira ciência leva os homens a se

curvarem diante da Divindade. (Voltaire)

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RESUMO

Nos dias atuais, dentro de nossa realidade dos alunos, fica muito claro que a

educação tradicional não atende adequadamente as expectativas e necessidades do

mundo moderno, pois o ensino é restrito basicamente na memorização de

conteúdos sem relação com o cotidiano, onde a informação está a nossa volta a

todo tempo de diversas maneiras. A ideia de elaborar este Trabalho de Conclusão

de Curso (TCC) surgiu no Estágio Supervisionado que realizei na Escola Estadual

de Ensino Médio André Leão Puente em Canoas, no período de Agosto à Dezembro

de 2011, onde as aulas de Funções Orgânicas foram dadas por mim da forma

tradicional, não atraindo muito à atenção dos alunos. Percebi que cada vez mais que

os alunos estão vivendo dentro de uma sociedade de informações rápidas e de um

dinamismo crescente, a qual tem acesso à internet e com isso tem nas mãos uma

enormidade de informações, sejam elas úteis ou não. Os temas Petróleo e

Polímeros foram escolhidos para este trabalho com o intuito de despertar interesse

nos alunos e assim facilitar e dinamizar o ensino de Química em sala de aula,

relacionando as funções orgânicas dentro deste contexto. Foi elaborada uma

estratégia de ensino a partir de uma metodologia fundamentada para que tal

conhecimento não fique preso ao conteúdo da temida e até então abstrata matéria

denominada Química, mas que pelo contrário, seja gerado um saber científico que

relacione o dia-a-dia do aluno e a realidade do mundo que vivemos.

Palavras-chave: Petróleo. Polímeros. Funções Orgânicas.

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ABSTRACT

Nowadays, in our students' reality, it is very clear that traditional education doen’t

adequately meet the expectations and requirements of the modern world, because

teaching is restricted primarily on memorizing content unrelated to the quotidian,

where information is our back at all times in various ways. The idea of producing this

work End of Course (TCC) arose in Supervised Internship realized that the State

School of André Leão Puente High School in Canoas, in the period August to

December 2011, where classes were given Organic Function by me the traditional

way, not attracting much attention from the students. I realized that more and more

students are living in an information society and a dynamic fast growing, which has

internet access and that has the hands a multitude of information, whether useful or

not. The themes Petroleum, Polymers and the Environment were chosen for this

study in order to arouse interest in students and thus facilitate and streamline the

teaching of chemistry in the classroom, relating the organic functions within this

context. It was developed a teaching strategy from a grounded methodology for such

knowledge does not get stuck to the content of the dreaded and hitherto abstract

subject called chemistry, but on the contrary, scientific knowledge is generated that

lists the day-to-day student and the reality of the world we live.

Keywords: Petroleum. Polymers. Organic Functions.

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SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO .............................................................................................. 11

2 ENSINO DE QUÍMICA .............................................................................. 13

2.1 O Ensino de Ciências e seus Desafios ................................................... 13

2.2 Petróleo e Polímeros em Sala de Aula: Uma Nova Prop osta de Ensino ....... 15

3 PETRÓLEO .............................................................................................. 17

3.1 Conceito e Origem ................................................................................... 17

3.2 Exploração ................................................................................................ 17

3.3 Refino ........................................................................................................ 18

3.4 Derivados .................................................................................................. 19

4 POLÍMEROS ................................................................................................. 21

4.1 O que são Polímeros? .............................................................................. 21

4.2 Classificação dos Polímeros ................................................................... 22

4.2.1. Polímeros de Adição .............................................................................. 22

4.2.2 Polímeros de Condensação .................................................................... 26

5. METODOLOGIA .......................................................................................... 28

5.1 Atividades ................................................................................................. 29

5.1.1 Aula 1 ...................................................................................................... 29

5.1.2 Aula 2 ...................................................................................................... 30

5.1.3 Aula 3 ...................................................................................................... 30

5.1.4 Aula 4 ...................................................................................................... 31

5.1.5 Aula 5 ...................................................................................................... 33

5.1.6 Aula 6 ...................................................................................................... 33

5.1.7 Aula 7 ...................................................................................................... 34

5.1.8 Aula 8 ...................................................................................................... 34

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6 RESULTADOS E DISCUSSÃO .................................................................... 36

7 CONSIDERAÇÕES FINAIS .......................................................................... 39

REFERÊNCIAS ................................................................................................ 41

ANEXO A : Diagnóstico Inicial ...................................................................... 44

ANEXO B: Material de Apoio ao Professor: Petróleo .................................. 45

ANEXO C Aula Experimental – Teor de Álcool na Gasol ina ....................... 48

ANEXO D: Material de Apoio ao Professor: Nomenclatu ra de Álcoois e Fenóis ......................................................................................................................... 49

ANEXO E: Exercícios para os Alunos de Álcoois e Fen óis ........................ 54

ANEXO F: Material de Apoio ao Professor: Nomenclatu ra de Hidrocarbonetos ......................................................................................................................... 56

ANEXO G: Exercícios para os Alunos de Hidrocarbone tos ...................... 61

ANEXO H: Material de Apoio ao Professor: Aula Polím eros ...................... 63

ANEXO I: Material de Apoio ao Professor: Nomenclatu ra de Éter, Aldeídos e Cetonas ........................................................................................................... 66

ANEXO J: Exercícios para os Alunos de Éter, Aldeído s e Cetonas .......... 70

ANEXO L: Aula Experimental – Densidade e propriedad es térmicas dos Polímeros ........................................................................................................ 72

ANEXO M: Material de Apoio ao Professor: Impactos A mbientais e Reciclagem de Polímeros ................................................................................................... 74

ANEXO N: Avaliação de Conhecimentos sobre Petróleo e Polímeros dentro das Funções Orgânicas ................................................................................. 77

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1 INTRODUÇÃO

O estudo e o ensino de Química na educação inicial tem dado prioridade ao

longo dos anos para as fórmulas químicas prontas, as quais devem ser decoradas

pelos alunos. Isso gera o questionamento dos motivos que obrigam a aprender

Química. A massiva maioria desses alunos não encontra relação entre a vida real e

cotidiana com o ensino de Química. Afinal, para quê isso serve?

A ideia de elaborar este Trabalho de Conclusão de Curso (TCC) surgiu no

Estágio Supervisionado que realizei na Escola Estadual de Ensino Médio André

Leão Puente em Canoas, no período de Agosto à Dezembro de 2011, onde as aulas

de Funções Orgânicas foram dadas por mim da forma tradicional, não atraindo muito

à atenção dos alunos. Percebi que cada vez mais que os alunos estão vivendo

dentro de uma sociedade de informações rápidas e de um dinamismo crescente, a

qual tem acesso à internet e com isso tem nas mãos uma enormidade de

informações, sejam elas úteis ou não.

Para encaixar a Química à realidade imaginada por mim, o tema mais adequado

considerando a minha experiência paralela na indústria no ramo petroquímico seria

obviamente o assunto “petróleo” e toda sua cadeia de derivados. Considerando que

hoje, o petróleo é um dos recursos naturais mais indispensáveis, do qual a economia

e a sociedade em geral são totalmente dependentes. Já o polímero, tem como

origem o petróleo, sendo um assunto de grande valia e importância devido ao

potencial tecnológico, e pelo resultado obtido nos produtos finais. Estando

diretamente ligado ao cotidiano da população, torna-se foco de um debate

importante no que diz respeito à preservação do meio ambiente, podendo ser usado

para motivação dos alunos em busca de soluções.

Os temas petróleo, polímeros foram escolhidos para este trabalho com o intuito

de despertar interesse dos alunos no aprendizado de química e assim facilitar e

dinamizar o ensino de Química em sala de aula, relacionando as funções orgânicas

dentro do contexto trazido pelos temas escolhidos. Foi elaborada uma estratégia de

ensino através das temáticas Petróleo e Polímeros, a partir de uma metodologia

fundamentada para que tal conhecimento não fique preso ao conteúdo da temida e

até então abstrata matéria denominada química, mas que pelo contrário, seja gerado

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um saber científico que relacione o dia-a-dia do aluno e a realidade do mundo que

vivemos com o saber fundamentado e compreensível a ser aplicado.

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2 ENSINO DE QUÍMICA

Todas as pessoas devem conhecer a química e isso se faz necessário pela

obviedade que é a presença da química no dia-a-dia de todos nós. Contudo,

podemos dizer com pequena margem de erro que o ensino de química nos dias de

hoje em todas as escolas está bastante abaixo do que o cidadão necessita entender

para exercer a sua cidadania.

Neste capítulo, será apresentada uma revisão bibliográfica de temas importantes

para a compreensão sobre o ensino de Química, como os desafios do ensino de

ciências enfrentado por professores, a forma de aquisição do conhecimento em sala

de aula, e também os conhecimentos necessários para uma nova proposta para o

ensino baseada nas temáticas de Petróleo e Polímeros.

2.1 O Ensino de Ciências e seus Desafios

Nos dias atuais, dentro de nossa realidade dos alunos, fica muito claro que a

educação tradicional não atende adequadamente as expectativas e necessidades do

mundo moderno, pois o ensino é restrito basicamente na memorização de

conteúdos sem relação com o cotidiano, onde a informação está a nossa volta a

todo tempo de diversas maneiras.

Isso nos faz pensar num sistema novo onde o professor seja um orientador na

formação e na busca do conhecimento e onde o aluno participe diretamente do seu

aprendizado, relacionando as coisas que aprende na escola com o mundo real a que

pertence. De acordo com Souza (2007), o modelo educacional ainda predominante,

conhecido como ‘tradicional’, mostra há algum tempo sinais de esgotamento.

Novas formas de adquirir conhecimento estão aparecendo a cada dia, como

consequência das ligações e relações que agora se constroem entre saberes que

não se apresentavam lado a lado e o que o aluno via no ensino como distante e

mundo de verdade, pode e deve passar a fazer parte o seu entendimento do mundo,

de sociedade, de cultura, entre outros. Relações complexas, informações crescentes

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e uma sociedade cada vez mais conectada estão simplesmente reinventando o

conceito de aprender ou saber e mudando drasticamente o que seria de fato a

compreensão entre os seres humanos e a sociedade, o mundo e o universo em que

elas vivem. De acordo com Nogueira (2001), o modelo epistemológico para a

construção do conhecimento, utilizado amplamente no passado, apresentava uma

estrutura linear, com ideias de seriação, pré-requisitos e conhecimento encadeado.

O estudo e a investigação de um dado problema científico não pode ser resolvido

por ações em separado, isoladas. Para chegar-se a uma solução, se faz necessária

a construção do conhecimento, passo a passo, como na construção de uma casa,

tijolo a tijolo. Conforme assinala Souza (2007), a solução de problemas nas

diferentes áreas do esforço científico não aparece subitamente, mas como a

culminância de uma longa série de observações, teorias e experimentos. Podemos

considerar que um processo bastante parecido acontece com as pessoas,

considerando o aprendizado, especialmente das ciências. Seria um aprendizado que

acontece por partes, sendo gradativo, progressivo e por tempo indefinido, isto é,

sempre é possível desenvolver o conhecimento e até mesmo o estudo, relacionando

o que é aprendido com outras coisas que também serão estudadas num contexto

que faz o senso crítico desenvolver e a “fome do saber” crescer dentro do educando.

É fundamental destacar como o aprendizado que ocorre através de um ensino

diferenciado, quando bem elaborado e fundamentado, pode e vai dotar os alunos

com pensamento crítico. O estudo de Química pode auxiliar na formulação de

hipóteses, no entendimento e controle de variáveis de um dado processo, no estudo

de fatos por uma dada lei, na construção de modelos científicos, etc. A Química é

uma ciência que estuda o comportamento da matéria, criando modelos abstratos

que relacionam o nosso “macro-mundo” com o “micro-mundo”, onde átomos e

moléculas são os objetos de estudo. Para tal estudo, é de grande valia o

entendimento do quanto a Química é importante e de como hoje em dia se faz

necessário compartilhar o conhecimento de forma dinâmica e atualizada, no padrão

de “velocidade de informação” que a sociedade em geral está acostumada, e um

nível acima na qualidade de informação, que claramente os tempos atuais

necessitam.

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2.2 Petróleo e Polímeros em Sala de Aula: Uma Nova Proposta de Ensino

Ao definirmos um modelo, determinamos objetivos claros aos quais vamos

seguir, mesmo que para tal algumas ideias escapem devido as limitações

normalmente cabíveis e aceitáveis que cada modelo impõe, dentro de sua realidade

e proposta específica. Mesmo que este aspecto seja um tanto limitante, mais

importante do que quantos aspectos serão destacados, seria o fato de que as

opções feitas dentro desta aplicação sejam coerentes com os objetivos definidos

para o modelo utilizado.

De acordo com Justi, R. e Gilbert, J. K. (2002),

o significado de modelo tem sido discutido, dentre outros, por cientistas, filósofos da ciência, psicólogos linguistas e educadores. Atualmente, a visão mais aceita é a de que um modelo é a representação de uma ideia, objeto, evento, processo ou sistema,criado com um objetivo específico. A palavra representação não é usada somente para casos em que exista um tipo de exibição de aspectos visuais da entidade modelada, mas sim como uma representação parcial que, ao mesmo tempo, “abstrai de” e “traduz em outra forma” a natureza dessa entidade.

Podemos dizer a partir do que foi exposto por Justi, R. e Gilbert, J. K. (2002),

que modelos não devem mais ser considerados como subprodutos das teorias, mas

apenas dados na geração do conhecimento. Modelos são como instrumentos de

medição, teorias e experimentos sendo de suma importância dentro das ciências e

do ensino. O que é ensinado nas aulas de ciências em geral são simplificações de

modelos muito mais complexos, que são chamadas de modelos curriculares.

No que diz respeito à construção de modelos, podemos destacar que este é

um processo inerente ao sistema cognitivo humano (NOGUEIRA, 2001). Durante o

processo de “tentativa de compreensão” do universo em geral, o ser humano

elabora modelos que representam aspectos tanto do mundo físico quanto do social e

manipula esses modelos ao pensar, planejar e tentar explicar eventos desse mundo

(FERREIRA, 2007). Podemos dizer que modelos sempre estiveram e estarão

presentes no processo de aprendizagem e construção do saber.

A participação de estudantes durante o processo de construção de modelos

deve alimentar a busca por conhecimentos mais específicos, ajudando o educando a

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construir da sua forma o seu modelo e desenvolver assim um potencial crítico em

relação àqueles que ele conhece e são utilizados no ensino e na ciência. Podemos

considerar desta forma que esta participação pertence a construtivismo. Nesse

ponto de vista, as ideias e as formas de ver os conceitos dos educandos se tornam

mais relevantes e o aluno se torna ativo no processo de formação do conhecimento.

A área que se refere à construção de modelos e estuda o quanto essa construção

colabora para a aprendizagem, é uma área nova de pesquisa e com o tempo deve

ser base para mudar o modelo aplicado atualmente. A mudança deve demorar um

pouco para acontecer, mas é fundamental que aconteça de fato. As pesquisas sobre

modelos aplicados no ensino são poucas e superficiais, mas devem ser

consideradas e pensadas desde sua origem de acordo com a realidade a ser

alterada, vislumbrando a nova realidade a qual se quer chegar.

Para as atividades desenvolvidas nesse trabalho, buscou-se trazer aos alunos

uma compreensão do fazer ciência através de uma estratégia de ensino envolvendo

a construção e reconstrução de modelos. Levando-se em consideração a estratégia

proposta para a abordagem do tema “Petróleo e Polímeros”, os alunos

compreenderiam que tudo que chamamos de hipóteses e teorias científicas não são

simplesmente verdades absolutas decifradas diretamente da natureza que nos

rodeia, mas sim explicações científicas baseada em estudos, que buscam organizar

as informações existentes da melhor maneira possível. Pensando desta forma e

entendendo este contexto, as explicações conhecidas dos fenômenos da natureza

estariam sujeitas a possíveis “melhores explicações” por teorias e hipóteses

consideradas sucessoras, desde que aceitas. pela comunidade científica.

No próximo capítulo, serão apresentados os conceitos necessários para a

compreensão e posterior aplicação da metodologia de ensino baseada nos temas

Petróleo.

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3 PETRÓLEO

Depois da água doce, sem dúvida alguma o petróleo é o recurso natural do

qual a humanidade mais necessita. A economia mundial é dependente do petróleo

e seus inúmeros derivados, principalmente combustíveis, mas também polímeros,

entre outros. O petróleo é assunto constante na mídia e pela diversidade de temas

que é possível abordar a partir dele, torna-se um assunto fácil para o ensino

considerando a multidisciplinaridade. Este capítulo irá apresentar uma revisão

bibliográfica sobre conceito, origem, exploração, refino e derivados do petróleo.

3.1 Conceito e Origem

O petróleo é um líquido escuro, oleoso, menos denso que a da água, que é

formado basicamente por hidrocarbonetos, sendo muito inflamável. Nele é possível

encontrar muitas impurezas em quantidades pequenas, formadas basicamente por

carvão, enxofre, oxigênio e nitrogênio. Podemos dizer que o petróleo é um óleo de

origem orgânica extraído da pedra, como o próprio nome diz (do latim petra = pedra

e oleum = óleo). (ARAÚJO, et. al. 2006).

O petróleo é oriundo de um complexo processo físico-químico ocorrido no

interior Terra, onde matéria orgânica se decompôs sob altas pressões e

temperaturas ao longo de milhões de anos. Essa matéria orgânica foi formada

especialmente por animais e vegetais marinhos, que quando morreram, foram se

depositando nas profundezas dos grandes lagos, mares e oceanos, onde se uniram

a rochas sedimentares. A decomposição do material orgânico, com o tempo, foi

transformando este sedimento em petróleo e gás natural. (ARAÚJO, et. al. 2006).

3.2 Exploração

O petróleo pode estar no mesmo lugar onde se formou ou ter vazado para outros

lugares, outros reservatórios. Essas bacias são chamadas de bacias sedimentares,

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são zonas bem amplas, podendo até mesmo dividir o território de um país e onde,

supostamente, estão as áreas sedimentares que podem conter petróleo. (MARIA, et.

al. 2002).

A exploração de petróleo consiste simplesmente em identificar e localizar bacias

sedimentares baseando-se em pesquisas geológicas. Um dos primeiros passos para

procurar petróleo é obter uma foto ou imagem de uma determinada superfície,

através de satélites, aviões ou radares, permitindo assim criar mapas geológicos que

identificam características de uma área determinada, assim como vegetação, tipo de

rocha, falhas geológicas, anomalias térmicas, entre outras.

Também se utilizam sistemas magnéticos e gravimétricos de modernos aviões

devidamente equipados, com o qual se coleta informações que permite diferenciar

os tipos de rocha do subsolo. Os geólogos também inspecionam pessoalmente a

área selecionada e coletam amostras das rochas da superfície para sua análise.

Durante este trabalho são utilizados equipamentos específicos que permitem obter a

densidade das rochas que estão no subsolo. Com esses estudos se tem uma

estimativa da capacidade geradora de petróleo e da qualidade de rochas

armazenadoras que podem existir naquele local.

3.3 Refino

O petróleo não é uma substancia pura, ele é uma mistura de diversos

hidrocarbonetos (compostos químicos constituídos essencialmente por átomos de

carbono e hidrogênio), desde aqueles com massas molares muito pequenas até

aqueles com massas molares enormes, compondo, portanto, uma vasta variedade

de substancias diferentes derivadas do petróleo. Na refinaria o petróleo é separado

em suas diversas frações por destilação fracionada (processo no qual é possível

realizar a separação de uma mistura de componentes com diferentes pontos de

ebulição). Basicamente, no topo da torre de destilação são retirados os materiais

mais leves (menor ponto de ebulição) como o Gás Liquefeito de Petróleo (GLP), e

na parte mais baixa da torre são retiradas as frações mais pesadas (maior ponto de

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ebulição), como o asfalto, que é constituído de uma mistura complexa de

hidrocarbonetos não voláteis de elevada massa molecular. (DOMINGOS, 2003).

3.4 Derivados

Do refino do petróleo são obtidos os derivados, sendo os principais: (MARIA, et.

al. , 2002)

a) Nafta: nas indústrias petroquímicas, através de craqueamento catalítico,

produz gasolina e eteno, o qual é uma matéria prima básica para a produção de

plásticos;

b) Gasolina: utilizada como combustível de carros e aviões;

c) Éter de petróleo: é utilizado como solvente em laboratório, na indústria, nas

tinturarias, em lavagens à seco e como desengraxante.

d) Gás de Liquefeito Petróleo (GLP): utilizado como combustível de veículos,

além de aplicações de aquecimento, como fogões, por exemplo;

e) Querosene: foi o primeiro derivado do petróleo de valor comercial,

substituindo o azeite e o óleo de baleia na iluminação. Os usos mais comuns do

querosene são para iluminação, como solvente e como combustível para aviões;

f) Óleo diesel: utilizado também como combustível de caminhões e navios

g) Óleo lubrificante: utilizado na lubrificação de peças na indústria em geral;

h) Vaselina: pode ser usada em diversas aplicações, que vão desde seu uso

industrial até o uso doméstico-farmacêutico;

i) Asfalto: resíduo do processo de destilação do petróleo, é uma mistura

complexa de hidrocarbonetos não voláteis de elevada massa molecular,

aplicado na engenharia rodoviária.

Também são considerados resíduos de petróleo a parafina, o alcatrão, o

coque, entre outros. Os derivados de petróleo que apresentam maior valor comercial

são a gasolina e o óleo diesel, obtidos de frações mais leves. Por esse motivo, os

químicos desenvolveram a técnica de craqueamento catalítico para aumentar a

produção de gasolina. (MARIA, et. al. , 2002)

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O craqueamento catalítico é um processo em que moléculas maiores são

divididas, produzindo moléculas menores, que fazem parte da constituição da

gasolina. Assim é possível obter uma maior quantidade de gasolina a partir de uma

mesma fração de petróleo, sendo possível dobrar essa quantidade, que também

depende da qualidade do petróleo extraído.

No Brasil quase 90% dos derivados de petróleo são utilizados, basicamente,

como combustíveis. O restante pode ser utilizado na fabricação de plásticos

(polímeros sintéticos), na fabricação de fertilizantes, na fabricação de alguns

medicamentos, etc. (ARAÚJO, et. al. 2006).

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4 POLÍMEROS

A partir da introdução aos conceitos sobre o petróleo, podemos expandir para

a revisão aos polímeros. Este capítulo trata de fornecer algumas informações

científicas e tecnológicas sobre os polímeros, suas características, propriedades e

classificação.

4.1 O que são Polímeros?

Polímeros são materiais orgânicos ou inorgânicos formados por grandes

moléculas, as quais chamamos macromoléculas, que são cadeias compostas por

repetição de uma unidade básica chamada mero. Portanto, polímero significa

“muitos meros”, muitas partes que se repetem. (EICKHOFF, 2004).

Podemos dizer que polímeros são materiais que resultam da síntese artificial

ou transformação de produtos naturais. Sendo mais prático, podemos dizer que um

polímero é formado pela repetição de vários monômeros, isto é, o polímero é

formado por um conjunto de monômeros . Monômeros são grupos simples de

átomos ou moléculas que se submetidos a certas condições de pressão e

temperatura fazem ligações químicas entre si, formando assim macromoléculas.

Podemos citar o polietileno como exemplo de polímero, por ser um material

plástico muito aplicado, sendo usado, por exemplo, em saquinhos de leite. O

polietileno é composto pela repetição de milhares de unidades da molécula básica

do eteno, também nomeado etileno, conforme Figura 1 abaixo.

Figura 1: Polietileno

Fonte: Educar.usp, 2003.

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4.2 Classificação dos Polímeros

Os polímeros podem ser classificados como: polímeros de adição,

copolímeros ou polímeros de condensação. A seguir serão apresentadas as

classificações citadas. (OLIVEIRA, 2010).

4.2.1. Polímeros de Adição

Os polímeros de adição são polímeros formados por sucessivas adições de

monômeros. As substâncias utilizadas na produção desses polímeros apresentam

obrigatoriamente pelo menos uma dupla ligação entre carbonos.

Durante a polimerização, na presença de catalisador, aquecimento e aumento

de pressão, ocorre à ruptura de uma ligação e a formação de duas simples ligações

como mostra o esquema abaixo, como exemplo mais simples possível, onde “A”

corresponde a um carbono ligado aos hidrogênios necessários para completar suas

quatro ligações, e “n” ao número de repetições. Importante lembrar que (=) refere-se

a uma dupla ligação entre carbonos e (→) indica a reação, isto é, o momento em

que reagente transforma-se em produto.

n(A=A) → (-A−A-)n

Reagentes → Produtos

Os polímeros de adição mais importantes são:

- Polietileno: obtida pela polimerização do eteno (CH2=CH2). Tem como

característica a alta resistência, flexibilidade e baixa resistência mecânica, sendo

usado em películas plásticas, como embalagens de alimentos. Segue a reação

abaixo, conforme Figura 2:

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Figura 2: Polietileno

Fonte: Educar.usp, 2003.

- Policloreto de Vinila (PVC): obtido pela polimerização do cloreto de vinila (C2H3Cl).

Possui resistência química, facilidade de processamento e não queima. É utilizado

em tubos e dutos, fraldas plásticas, vedamentos contra água, etc. Segue a reação

abaixo, conforme Figura 3:

Figura 3: Policloreto de Vinila

Fonte: Educar.usp, 2003.

- Politetrafluoretileno ou Teflon: é obtido pela polimerização do tetrafluoreteno

(CF3CH2F). Possui inércia química, é resistente ao calor e tem baixo coeficiente de

atrito. Utilizado em isolamentos elétricos, revestimento de equipamentos químicos,

antenas parabólicas e na fabricação de órgãos artificiais. Segue a reação abaixo,

conforme Figura 4:

Figura 4: Politetrafluoreto de Vinila

Fonte: Educar.usp, 2003.

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- Poliestireno: obtido pela polimerização do estireno (C6H5CHCH2) ou vinilbenzeno

[C6H5(CH=CH2)]. Possui alta resistência a ácidos, bases e sais. Pouco resistente a

hidrocarbonetos. Muito versátil e de fácil processamento. Com a injeção de gases

quentes no sistema durante a formação do polímero, este expande originando o

isopor. Utilizado em isolamentos, espumas e acessórios de borracha. Segue a

reação abaixo, conforme Figura 5:

Figura 5: Poliestireno

Fonte: Educar.usp, 2003.

Os Polímeros de Adição 1,4 (adição no primeiro e no quarto carbono) são

produzidos da polimerização específica ou autopolimerização por adição 1,4 dando

origem a diversos tipos de borrachas. Plásticos e borrachas são exemplos de

polímeros sintéticos.

- Borracha natural: obtida pela autopolimerização 1,3-Metil-butadieno (isopropeno –

C5H8). Segue a reação abaixo, conforme figura Figura 6:

Figura 6: Poliisopreno

Fonte: Educar.usp, 2003.

- Borracha sintética: é obtida pela polimerização do 1,3-Cloro-butadieno ou

(cloropropeno – C3H5Cl). Segue a reação abaixo conforme Figura 7:

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Figura 7: Policloropreno

Fonte: Educar.usp, 2003.

As borrachas assim obtidas possuem características como baixa resistência à

variação de temperatura, baixa resistência à tração, solubilidade em solventes

orgânicos e baixa resistência ao calor que tornam seu uso industrial muito restrito.

O processo de vulcanização, desenvolvido por Thomas Hancock em 1838,

possibilita melhor aplicação industrial da borracha. A vulcanização consiste na

adição entre 5% e 8% de enxofre, com aquecimento. O enxofre se liga as duplas

ligações da borracha, servido de “ponte” entre as cadeias carbônicas. Abaixo, segue

a tabela 1, mostrando o resumos dos polímeros de adição. (OLIVEIRA, 2010).

Os copolímeros são resultantes da reação de adição de monômeros

diferentes, na presença de catalisador metálico, formando um polímero de estrutura

variada. Podemos citar como exemplo importante o Poliuretano, obtido pela

copolimerização do disocianato de parafenileno com o etilenoglicol, segue abaixo a

reação, conforme Figura 8:

Figura 8: Poliuretana

Fonte: Educar.usp, 2003.

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O Poliuretano apresentado acima, possui elevada resistência à abrasão e ao

calor. Utilizado como isolante, revestimento interno de roupas, aglutinante de

combustível de foguetes, pranchas de surf, etc. Quando expandido a quente por

meio de gás, forma espuma cuja dureza pode ser controlada. Outro exemplo é o

copolímero buna-S, obtido pela copolimerização do 1,3-butadieno com o estireno,

tendo como catalisador o sódio metálico. O nome buna-S vem de butadieno (bu),

sódio (Na) e styrene (S). Este polímero é muito resistente ao atrito, sendo usado em

bandas de rodagem de pneus. Segue abaixo a reação, conforme Figura 9:

Figura 9: Buna-s

Fonte: Educar.usp, 2003.

4.2.2 Polímeros de Condensação

Os polímeros de condensação são polímeros formados, geralmente, pela

reação entre dois monômeros diferentes, com a eliminação de moléculas pequenas,

por exemplo, a água. Nesse tipo de polimerização, os monômeros não precisam

apresentar dupla ligação entre carbonos, mas é necessária a existência de dois tipos

de grupos funcionais nos dois monômeros diferentes

Entre os mais importantes polímeros de condensação estão o baquelite

(obtido da condensação do fenol com metanal), e a poliamida (obtida pela

condensação do ácido hexanóico com 1,6-hexanodiamina), (OLIVEIRA, 2010),

segue abaixo a reação, conforme Figura 10:

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Figura 10: Nylon-66

Fonte: Educar.usp, 2003.

As poliamidas são comercialmente conhecidas como Nylon, sendo resistentes

e leves, dispensando lubrificações e de difícil oxidação. Os nylons são utilizados em

cordas, rodas dentadas, escovas, pára-quedas e na fabricação de tecidos. Também

podemos citar os Poliésteres (obtido pela condensação do ácido tereftálico com o

etilenoglicol), muito utilizado na fabricação de tecidos, segue abaixo a reação,

conforme a Figura 11:

Figura 11: Poliéster

Fonte: Educar.usp, 2003.

O próximo capítulo irá trazer as propostas deste t rabalho para metodologia e atividades a serem desenvolvidas em s ala de aula.

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5 METODOLOGIA

A metodologia de ensino de Química proposta neste trabalho foi desenvolvida

para a aplicação no terceiro ano do Ensino Médio. Buscou-se através de uma

experimentação didática, ou seja, perceber e solucionar o problema em questão,

planejar um experimento avaliando resultados e métodos, interpretar dados, tirar

conclusões, registrar dados e observações. Esta alternativa de metodologia oferece

aos professores o conteúdo para “funções orgânicas”.

Hoje o Ensino Médio estuda Química Orgânica através de uma metodologia

tradicional de transmissão de conhecimento, onde a memorização dos grupos

orgânicos e de suas respectivas nomenclaturas é priorizada. Dessa forma, a

utilização de método associado com o cotidiano constitui uma proposta que vem de

encontro com alternativas para o ensino tradicional de Química.

Os temas escolhidos para formar esta proposta multidisciplinar foram Petróleo

e Polímeros. Baseando-se nestes assuntos, a ideia foi elaborar aulas diferenciadas,

onde o professor trará estes temas, substituindo ou complementando as aulas

convencionais, onde o professor passa as funções orgânicas de uma forma mais

dinâmica e atrativa.

Além do estudo de funções orgânicas, o aluno será capaz de entender a

formação e extração do petróleo, assim como, seus derivados. Dentre a classe dos

derivados, entraremos com o tema Polímeros, através da identificação dos plásticos,

por suas propriedades e simbologia. E por último, interligado com polímeros, será

abordado um pouco sobre do meio ambiente, trabalhando a conscientização do

descarte dos plásticos, e toda sua problemática.

As atividades propostas estão apresentadas na Tabela 1:

Tabela 1: Proposta de metodologia

Aula Assunto Conteúdos

1 Petróleo Vídeos sobre Petróleo 2 Petróleo Aula Experimental: teor álcool gasolina Nomenclatura álcoois e fenóis 3 Petróleo Nomenclatura hidrocarbonetos

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4 Polímeros Vídeo sobre Polímeros Simbologia Polímeros 5 Polímeros Embalagens: Nomenclaturas Éter, Aldeídos e Cetonas

6 Polímeros Aula Experimental: Densidade e propriedades térmicas polímeros

7 Meio Ambiente Vídeo sobre impactos ambientais e conceitos de Reciclagem

8 Meio Ambiente Debate sobre materiais pesquisados sobre Reciclagem Fonte: Autoria Própria, 2012.

5.1 Atividades

A seguir as atividades propostas para cada período de aula, com duração de

50 minutos cada período, serão apresentadas através dos planos de aulas.

5.1.1 Aula 1

O primeiro encontro com a turma será aplicado um questionário de

conhecimento (ANEXO A). Terá como objetivo levantar os conhecimentos prévios

em relação aos temas tais como: 1) Conhecimento em relação ao petróleo, a origem

2) Quais são seus derivados e sua aplicação 3) Como os polímeros podem ser

classificados em duas classes distintas (naturais e sintéticos) 4) O significado da

palavra reciclagem.

No segundo período semanal, será explicado a dinâmica das quatro semanas

desta atividade. Para motivação dos alunos, será mostrado dois vídeos, o primeiro é

chamado Petróleo, elaborado pela CEPETRO, vide referências, com duração de

4min31s, disponível em: http://www.youtube.com/watch?v=R64UL9HZI04 . Este

primeiro mostra em forma de desenho animado a origem do petróleo, como ocorre

sua extração, e a localização das extrações de petróleo hoje no Brasil. O segundo é

chamado do Poço ao Posto, elaborado pela PETROBRÁS, tem duração de 1min50s,

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disponível: http://www.youtube.com/watch?v=-g6z1UgD3DU . Este vídeo apresenta

bem resumido os caminhos que o petróleo percorre até chegar ao posto de gasolina.

Com estes vídeos, será introduzido o assunto Petróleo, o material de apoio ao

professor consta no ANEXO B.

5.1.2 Aula 2

Nesta aula, será realizada uma aula experimental sobre a: “Determinação do

teor de álcool na gasolina”. Para esta aula, o professor precisará levar 1 litro de

gasolina de qualquer posto de combustível. A descrição do processo experimental

consta no ANEXO C.

Com esta aula experimental, o professor dará nomenclatura de álcoois e

fenóis (por serem muito semelhantes, apresenta as regras das duas funções juntas),

o material de apoio consta no ANEXO 4. Para reforço dos alunos, o professor

entregará exercícios para entrega na próxima aula. Este material consta no ANEXO

E.

5.1.3 Aula 3

A aula 3 será de nomenclatura de hidrocarbonetos – alcanos, alceno e

alcinos. Para introdução da aula, o professor levará em tubos de ensaio para análise

dos alunos, derivados do petróleo, como, óleo diesel, querosene, assim como a

gasolina, tema abordado na aula anterior.

O professor enfatiza que o petróleo é uma mistura de hidrocarbonetos que

apresentam diferentes massas moleculares e consequentemente, diferentes pontos

de ebulição. Pode-se citar também como exemplo o gás de cozinha, butano.

Logo, se dá início as regras de nomenclatura, este material de apoio ao

professor consta no ANEXO F. O processo da entrega de exercícios para os alunos,

seguirá em todas as aulas de nomenclaturas. O material desta aula consta no

ANEXO G.

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No final da aula, o professor pede que os alunos tragam para a próxima aula

diversas embalagens plásticas do seu dia-a-dia, explica que será para uma aula

diferente, fazendo com que desperte o interesse deles.

5.1.4 Aula 4

A quarta aula será introduzido um novo tema, Polímeros. Será passado um

vídeo da Plastivida, chamado: Vira Plástico, este vídeo tem duração de 8min20s,

disponível em: http://www.youtube.com/watch?v=6EYCXc4kGrg, vide referências.

Este vídeo inicia mostrando vários tipos de embalagens plásticas e seus devidos

símbolos, explica como devemos deixar as embalagens antes de descartá-las na

coleta seletiva, assim como a correta separação destes materiais. Num segundo

momento, o vídeo apresenta um professor explicando para os alunos a origem do

nome “plástico”, faz questionamentos de como seria a nossa vida sem os plásticos,

e qual foi a primeira invenção com este material, mostra a origem do plástico

retratando o petróleo. O vídeo encerra com uma música bem animada com o tema

“reciclagem de plásticos”.

Após o vídeo, o professor pedirá que eles apresentem as embalagens

plásticas do dia-a-dia que eles trouxeram, e assim como os alunos, o professor

poderá levar também para ter diversidade, por exemplo: Garrafas PET, copinhos de

plástico, embalagens de alvejantes, insulfilm (plástico de proteção de alimentos),

vassoura, sacola plásticas, dentre outros, o ideal seria em torno de 20 itens,

podendo ser repetido e distribui para a turma. Esta atividade terá como objetivo fazer

com que o aluno perceba a diferença dos materiais. Com isso, o professor introduz

alguns conceitos de polímeros, o material de apoio ao professor consta no ANEXO

H, neste anexo também consta a figura da Simbologia dos Polímeros. Esta

simbologia trás os códigos existentes em cada embalagem plástica, sendo que cada

número corresponde a um polímero diferente.

É interessante que o professor imprima a figura que consta no ANEXO H e

faça circular na turma juntamente com as embalagens entregues. Assim, eles terão

que procurar nas embalagens o código referente ao mesmo. Pode-se dividir em

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grupos de no máximo seis alunos, e fazer com que eles interajam para procurar

estes códigos.

O principal objetivo desta aula é o conhecimento dos diversos materiais

poliméricos que estão presentes no nosso dia-a-dia, assim como a identificação dos

mesmos. A identificação deste material é dada da seguinte maneira: Em casa

embalagem plástica levada pelo professor para esta aula, terá ao fundo ou no

próprio rótulo o símbolo correspondente ao tipo de polímero, todas embalagens

recicláveis contém este símbolo. A seguir, na Figura 12 nos mostrará os símbolos

identificando o material polimérico e exemplos de embalagens encontrados em casa:

Figura 12: Simbologia de Polímeros e Características

Fonte: tudosobreplastico, 2012.

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5.1.5 Aula 5

A proposta da quinta aula é trabalhar sobre as nomenclaturas das seguintes

funções orgânicas: Éter, Aldeídos e Cetonas, o material de apoio ao professor

consta no ANEXO I. A proposta é uma aula dinâmica e para reforço será entregue

material de apoio ao aluno.

O professor precisará levar para aula as seguintes embalagens: shampoo e

acetona comercial. A partir dessas embalagens, o professor irá associar ao

conteúdo, que esses produtos contém as funções orgânicas a serem estudadas

nesta aula. Pose-se escrever no quadro as três funções e perguntar qual será dos

produtos que contém cada função.

Dando sequência à aula o professor desvenda a pergunta, apresenta a

função éter como presente no shampoo, a acetona comercial, cetona e o professor

pode citar como curiosidade que na canela e o cominho (tempero) tem presente a

função aldeído. Logo, mostrará rapidamente as regras para nomenclatura,

comparando as mesmas.

O material de apoio ao professor referente as regras de nomenclaturas e os

exercício dos alunos contam no ANEXO I E J, respectivamente.

5.1.6 Aula 6

A proposta da sexta aula será uma atividade experimental simples. Terá como

objetivo a identificação da densidade e analisar as propriedades térmicas dos

polímeros. A descrição do processo e materiais consta no ANEXO L.

Com esta proposta, o aluno será capaz de diferenciar os tipos de polímeros

existentes hoje no nosso dia-a-dia, assim como as propriedades físicas como

densidade e propriedades térmicas.

No final desta aula, o professor deverá pedir que os alunos pesquisem

durante a semana repostagens sobre reciclagem de polímeros. Eles podem usar

internet, jornal, revista, desde que tragam impresso o material. O material dessa

pesquisa será utilizado em atividade proposta para a Aula 8.

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5.1.7 Aula 7

A proposta da sétima aula é trabalhar conceitos relacionados a meio

ambiente. O professor pode abordar primeiramente sobre os impactos gerados do

descarte de polímeros inadequado. Para iniciar, o professor passa o vídeo: O

problema do Plástico, mostrado em um programa da rede globo, com duração de

10min09s, disponível gratuitamente em:

http://www.youtube.com/watch?v=kx7zTD8Z-tM, vide referências.

O vídeo apresenta a problemática mundial do descarte indevido dos plásticos,

indo parar nos oceanos, apresenta imagens bem impactantes do resultado disso.

Mostra também o trabalho dos catadores de lixo em lixões, as condições e os

valores desse trabalho. O vídeo encerra de uma maneira bem emocionante, ao

fundo uma música bem bonita, trás textos com dados referentes ao custo de

sacolas, e de quanto economizaríamos se utilizássemos sacolas de tecidos, com o

texto, mostra fotos de animais prejudicados por comer plásticos e outras

informações. Uma forma bem interessante de chamar a atenção dos alunos sobre

este assunto.

O material de apoio ao professor sobre conceitos de reciclagem conta no

ANEXO M. Após reforçar mais sobre impactos, abordando principalmente o método

de separação dos plásticos para reciclagem revisando a simbologia estudada na

quarta aula, de uma forma sucinta com intuito de reforçar as aulas anteriores.

5.1.8 Aula 8

A oitava aula será uma aula dinâmica, no formato de um debate. Com o

material solicitado aos alunos pelo professor no final da sexta aula, o professor

organiza um círculo com toda a turma, e introduz o assunto sobre reciclagem.

Além da teoria e importância da reciclagem, o professor comenta sobre

materiais feitos a partir da reciclagem, como o fio da camiseta da seleção brasileira,

papel reciclado, assim como a madeira plástica.

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O professor, para garantir que tenha material, leva várias repostagens

recortadas de jornais, figuras e ideias. Juntamente com o material levado pelos

alunos começa o debate sobre todos os temas. O principal objetivo desta atividade é

fazer com que o aluno interaja com a turma, falando para o grande grupo sobre o

material que conseguiu e se achou interessante. Com isso, o aluno terá

conhecimento sobre os conceitos de reciclagem.

Para concluir finalizar as atividades que tem como o objetivo o estudo das

funções orgânicas, o professor entrega um questionário sobre os assuntos

abordados nessas oito aulas para fazer a análise dos resultados obtidos pela

proposta. Este questionário consta no ANEXO N.

A partir desses resultados, o professor avaliará a eficácia da metodologia

comparando os dois questionários, que por sua vez, são semelhantes. O professor

dará para cada questão uma nota que vai de 0 à 2. Onde 0 significa nenhum

conhecimento a respeito, 1 significa algum conhecimento e 2 conhecimento total

sobre o assunto. O total de cada questionário são seis questões, totalizando 12

pontos em um conhecimento total sobre o assunto.

Com a pontuação do primeiro e do último questionário, o professor verá a

diferença da pontuação do primeiro para o segundo. Com isso, saberá quanto o

aluno respondeu a metodologia aplicada.

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6 RESULTADOS E DISCUSSÃO

Na atual metodologia de ensino de funções orgânicas aplicada ao ensino

médio, o conteúdo é apresentado aos alunos de uma forma que o ensino de química

se torna abstrato, isto é, os alunos não compreendem o que está sendo ensinado

como algo que faz parte de suas vidas, que convive no seu dia-a-dia.

A proposta de ensino apresentada neste trabalho procura aproximar o ensino

da realidade do aluno, ensinando o conteúdo a partir de temas conhecidos e

extremamente ligados ao cotidiano de todos nós, o que deve tornar o aprendizado

mais fácil e dar sentido a tudo que está sendo ensinado.

Com o ensino convencional, aplicado nas escolas hoje em dia, cada etapa a

ser desenvolvida se torna um desafio para o professor, dentro de nomenclaturas dos

grupos funcionais, e estruturas que surgem sem dizer de onde, e o aluno acaba

decorando para ser aprovado, mas dificilmente consegue entender para que serve

de fato aprender aquilo que está vendo.

Este trabalho não pôde ser aplicado devido ao tempo restrito, mas deve ser

encarado como o começo de um trabalho maior que deve ser desenvolvido. Buscou-

se através de uma experimentação didática, que por sua vez tem por objetivo

planejar uma aula de uma forma que o aluno perceba e solucione os problemas em

questão, onde o professor planeje um experimento avaliando resultados e métodos,

assim como, interpretar dados e tirar conclusões.

A necessidade de reunir uma sequência que melhor desenvolva o interesse e

a busca do conhecimento nos alunos, fez com que procurasse diversificar as aulas

de química. Os mapas conceituais aplicados, possibilitará que o professor avalie a

eficácia da metodologia proposta neste trabalho.

Primeiramente aplica-se o questionário chamado “Diagnóstico Inicial”

(ANEXO A), cujo objetivo é avaliar os conhecimentos prévios dos alunos sobre

petróleo e polímeros. Posteriormente ao encerramento das atividades na última aula,

aplica-se o segundo questionário chamado “Avaliação Final de Conhecimentos

sobre Petróleo e Polímeros dentro das Funções Orgânicas” (ANEXO N), o que

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permitirá avaliar o aluno em relação à conectividade dos temas “Petróleo e

Polímeros” com as funções orgânicas.

A avaliação funcionará da seguinte maneira: Para cada questão respondida, o

professor dará uma nota de 0 á 2, apresentada a seguir na Tabela 2.

Tabela 2: Avaliação dos questionários

Nota Avaliação

0 Nenhum conhecimento 1 Algum conhecimento 2 Conhecimento total

Fonte: Autoria própria, 2012.

O total de cada questionário são seis questões, totalizando 12 pontos em um

conhecimento total sobre o assunto. Com a pontuação do primeiro e do último

questionário, o professor avaliará a diferença da pontuação do primeiro para o

segundo. Portanto, comprovando a eficiência da metodologia aplicada.

Acredita-se que nesta metodologia haverá uma maior participação dos

alunos. Procurou-se trabalhar com os conceitos e conteúdos com recursos

audiovisuais, como os vídeos, assim como trabalho em grupos, onde levará o aluno

a interagir com outros colegas discutindo conceitos. Com a aula em forma de debate

(Aula 8), acredita-se que haja interesse em buscar conteúdos para serem

apresentados, referente à reciclagem, assim como uma dinâmica com o grande

grupo. Já as aulas propostas para o conteúdo de funções orgânicas, acredita-se que

levando materiais do dia-a-dia que contenha as dadas funções, atraia à atenção dos

alunos, associando o conteúdo com sua rotina.

Nesse sentido, esta metodologia, caracteriza-se por uma interação entre a

estrutura conceitual (conceitos e relações) existentes na mente dos alunos, e as

novas informações e conceitos que são objetos de atenção, principalmente em

atividades de ensino e aprendizagem em torno dos temas apresentados.

Como toda proposta, pode acontecer que professores tenham algumas

dificuldades. Como não houve aplicação, há uma certa preocupação com o tempo

dos períodos, as aulas foram estruturas para o tempo exato, porém na aplicação

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pode ocorrer alguns imprevistos, gerando atrasos. Espera-se que nas aulas que

tenham que trazer material de casa (aulas 4 e 8), os alunos tragam de fato estes

materiais, para que a aula não seja prejudicada, o professor deverá levar também

para garantir a atividade proposta.

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7 CONSIDERAÇÕES FINAIS

A compreensão do ensino de química pelos alunos do Ensino Médio implica

no estudo das transformações químicas que ocorrem em nosso planeta. Esse

aprendizado deve possibilitar ao aluno compreender processos químicos, além de

construir um conhecimento científico que relaciona as aplicações tecnológicas e

suas implicações ambientais, sociais, políticas e econômicas. Isso constrói uma

visão científica e crítica, necessária tanto ao aluno quanto ao professor (KAFER,

2006).

O ensino do conteúdo de química necessita ser revisado e adaptado aos dias

atuais, não só em virtude das mudanças que ocorrem na sociedade e nas relações

humanas, mas também em função do crescimento constante da indústria química e

de tudo que se relacionado nos dias atuais. Não restam dúvidas quanto à

importância, uma vez que situações relacionadas com a disciplina estão presentes

no dia-a-dia de todas as pessoas. Mas como podemos melhorar o ensino de

química, dentro de um contexto tão negativo?

Os problemas na educação de nosso país são conhecidos e divulgados para

quem quiser ouvir, o que não significa que são tratados com a devida importância e

respeito que merecem. Esses problemas parecem só piorar, o que vai totalmente na

contramão do que seriam as metas de cada governo que assume o poder. Mas será

que podemos fazer alguma coisa a respeito, nós, que somos apenas professores?

A resposta me parece simples. Os professores podem fazer o máximo para ao

menos minimizar tudo de errado que acontece na educação. Mesmo com pouco

apoio, tempo de aula diminuído, além de todo contexto social e político desfavorável,

as aulas dependem do professor e de toda sua boa vontade para fazer com que os

alunos consigam entender os motivos que levam os conteúdos a serem ensinados

na escola e as razões pelas quais vale a pena estar ali.

O aluno pode e deve relacionar aquilo que aprende com seu cotidiano, fazendo

relações do que vê no mundo que o rodeia com o que aprende na escola. É isso que

espero instigar com este trabalho. A partir de um bom aprendizado, o aluno pode

tornar-se um cidadão com melhores condições de analisar criticamente as situações

do cotidiano.

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A proposta deste trabalho veio com intuito de despertar interesse dos alunos e

assim facilitar e dinamizar o ensino em sala de aula, relacionando as funções

orgânicas dentro do contexto trazido pelos temas escolhidos. Foi elaborada uma

estratégia de ensino através das temáticas Petróleo e Polímeros, a partir de uma

metodologia fundamentada para que tal conhecimento não fique preso ao conteúdo

abstrato.

Para futuros trabalhos, sugere-se a aplicação desta metodologia, com

discussões referentes aos resultados obtidos, assim como sugestões de

reformulações nas atividades propostas. A pretensão deste trabalho vai muito além

do que foi realizado. Espero que seja possível uma sequência e que, acima de tudo,

a educação ganhe com isso.

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ANEXO A - Diagnóstico Inicial

Centro Universitário La Salle – Unilasalle Marcio Renato Ávila Agarrallua

Avaliação de Conhecimentos Gerais

1) Qual é a origem do Petróleo?

2) Quais são os principais derivados do Petróleo? Cite alguma aplicação.

3) Qual a relação entre Petróleo e Plástico?

4) Você reconhece algum material plástico que utiliza diariamente?

5) Os plásticos são materiais com grande durabilidade e não são

biodegradáveis. Isso acarreta um grave problema ambiental. O que acontece

com esses objetos quando eles são descartados?

6) É muito comum ouvirmos falar de materiais reciclados. Você sabe o que o

termo “reciclagem” significa? Você conhece algum material que pode passar

por esse processo?

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ANEXO B: Material de Apoio ao Professor: Petróleo

Com este material, será possível explorar a importância do petróleo na vida

moderna. Deve-se enfatizar que o petróleo é uma mistura de hidrocarbonetos que

apresentam diferentes massas moleculares e, consequentemente, diferentes pontos

de ebulição. Assim, será explicado o princípio da destilação, detalhando-se no ritmo

do entendimento da turma, a destilação fracionada. Os principais derivados

costumam ser apresentados como frações diversificadas, sendo mostradas na figura

abaixo. (MARIA, et al., 2002)

Figura 13: Esquema do fracionamento do petróleo em uma torre, com os diferentes produtos obtidos.

Fonte: Maria, et. al., 2001

• Gás liqüefeito de petróleo (GLP) - consiste de uma fração composta por propano e

butano, sendo armazenado em botijões e utilizado como gás de cozinha.

Corresponde a fração mais leve, isto é, ponto de ebulição mais baixo entre todos os

componentes.

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• Gasolina - é um dos produtos de maior importância do petróleo, sendo um líquido

inflamável e volátil. Consiste de uma mistura de isômeros de hidrocarbonetos de C5

a C9, obtida primeiramente por destilação e por outros processos nas refinarias.

Hoje em dia, com a finalidade de baratear e aumentar a octanagem da gasolina, são

adicionados outros produtos não derivados de petróleo à gasolina, como, por

exemplo, o metanol e o etanol. Uma curiosidade que foi enfocada em sala de aula

foi a introdução da gasolina na aviação, tendo início junto com o 14 Bis, avião

inventado por Santos Dumont, no qual se utilizava um motor de carro.

• Querosene - o querosene é uma fração intermediária entre a gasolina e o óleo

diesel. Esse derivado é obtido da destilação fracionada do petróleo in natura, com

ponto de ebulição variando de 150 °C a 300 °C. O querosene não é mais o principal

produto de utilização industrial, mas é largamente utilizado como combustível de

turbinas de avião a jato, tendo ainda aplicações como solvente. Tem como

característica produzir queima isenta de odor e fumaça.

• Óleo diesel - é um combustível empregado em motores diesel. É um líquido mais

viscoso que a gasolina, possuindo fluorescência azul. Sua característica primordial é

a viscosidade, considerando que, através dessa propriedade, é garantida a

lubrificação. É comum a presença de compostos de enxofre no óleo diesel, cuja

combustão dá origem a óxido e ácidos corrosivos e nocivos aos seres vivos, que

geram a chuva ácida. O despertar da consciência de preservação do meio ambiente

está induzindo os refinadores a instalar processos de hidrodessulfuração para

reduzir o teor de enxofre.

• Parafinas - são produtos comerciais, de aplicação industrial bastante ampla, como,

por exemplo: impermeabilizante de papéis, gomas de mascar, explosivos, lápis,

revestimentos internos de barris, revestimentos de pneus e mangueiras, entre

outras. Pode-se usar um exemplo de parafina para os alunos, é a presença dele no

chocolate, pois na mistura do chocolate contém parafina para dar mais consistência,

evitando assim o não derretimento.

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Uma curiosidade, que aumenta o interesse dos alunos é a informação de que “eles

comem petróleo”, por exemplo, no chocolate brasileiro, já que a parafina é misturada

ao chocolate para dar mais consistência, impedindo que este derreta.

• Asfalto - sólido de cor escura, que apresenta massa molecular média elevada, é

obtido do resíduo das destilações do petróleo. Grande parte do asfalto é produzida

para a pavimentação e o asfalto oxidado é utilizado como revestimento

impermeabilizante. Corresponde a fração mais pesada, isto é, a fração com o ponto

de ebulição mais alto entre todos os componentes.

O petróleo e seus derivados estão presentes no cotidiano do aluno. Dessa

forma, esse tema foi uma eficiente ferramenta de ensino, possibilitando o

aprendizado de tópicos do programa de Química e também a formação de um

cidadão mais consciente. (MARIA, et al., 2002).

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ANEXO C: Aula Experimental – Teor de Álcool na Gaso lina

Para esta aula, será necessário ter os seguintes materiais:

- Proveta de 100mL

- Bastão de Vidro

- 50mL de gasolina comum

- 50mL de água

Este procedimento leva no máximo 10 minutos, podendo ser aplicado dentro

da própria sala de aula, sendo executado pelo professor para observação da turma.

Procedimento: Mistura-se a gasolina e a água na proveta. Mexe-se com o

bastão de vidro e aguarda alguns instantes. Após, observa-se que a fase aquosa

formada apresenta um volume maior que o volume de água e que o volume de

gasolina diminui. Com isto, compreende-se que o álcool é solúvel tanto em água

quanto em gasolina, mas sua solubilidade em água é maior.

A variação do volume da fase aquosa está relacionada com o teor de álcool

na gasolina. Com este experimento, o aluno pode avaliar a qualidade da gasolina

deste posto. Com isso, pode-se discutir miscibilidade, polaridade e as funções

orgânicas envolvidas.

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ANEXO D: Material de Apoio ao Professor: Nomenclatu ra de Álcoois e Fenóis

Função: Álcool

São denominados álcoois todo composto orgânico que apresenta em sua estrutura a hidroxila ( -OH ), que deve estar ligada a um átomo de carbono saturado.

-Monoálcoois São os compostos que apresentam apenas uma hidroxila.

Exemplo: CH3-CH2-OH(etanol) CH3-CH2-CH2-OH (propanol-1)

A hidroxila em monoálcoois pode estar ligada à carbono primário, secundário ou terciário, formando assim, álcool primário, secundário e terciário, respectivamente.

-Diálcoois Possuem duas hidroxilas.

Exemplo: HO-CH2-CH2-OH

Obs: não existem álcoois com duas hidroxilas no mesmo carbono. Quando isso acontece, o composto fica instável, e transforma-se em aldeídos.

- Poliálcoois Possuem três ou mais hidroxilas:

Glicerina

Nomenclatura (I.U.P.A.C.) – “ Union of Pure and Applied Chemistry”, ou, traduzindo, "União Internacional de Química Pura e Aplicada” A nomenclatura dos álcoois é bastante semelhante à dos hidrocarbonetos:

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- Prefixo do número de carbonos (met, et, prop, but, …) + tipo de ligações (an, en, in, dien, …) + OL. - A numeração da cadeia principal começa da ponta mais próxima à hidroxila. Se a hidroxila estiver exatamente no meio da cadeia, a numeração deverá ser feita de acordo com a insaturação, e por último, pela ramificação.

Exemplos:

met + an + ol = metanol (um carbono, ligação simples (na verdade, não há ligação entre carbonos pois só existe um carbono no composto), OL pois é um álcool)

et + an + ol = etanol (dois carbonos, ligação simples, e OL porque é um álcool)

prop + an + ol = propanol-1 (três carbonos, ligação simples, e OL porque é um álcool, o 1 indica a posição da hidroxila)

prop + an + ol = propanol-2 (três carbonos, ligação simples, e OL porque é um álcool, o 2 indica a posição da hidroxila)

2,4-dimetil-3-pentanol

2,4 = posições dos radicais metil 3 = posição da hidroxila pent + an + ol = quantidade de carbonos da cadeia principal + tipo das ligações + OL

Nomenclatura usual A nomenclatura usual é bastante limitada, somente usada nos compostos que são comumente usados em laboratórios:

Álcool radical+ico

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Exemplos:

• Álcool metílico (metanol) • Álcool etílico (etanol) • Álcool isopropílico (propanol-2)

Propriedades físicas Os álcoois geralmente são líquidos (no máximo 10 carbonos no composto) ou sólidos (mais de 10 carbonos).

Solubilidade em água A única parte polar dos álcoois é o grupo OH (hidroxila), por isso, quanto mais carbonos o álcool tiver, menor será a solubilidade, pois “semelhante dissolve semelhante” (a água é polar).

Pontos de fusão e ebulição Quanto maior for a cadeia do composto, maior será seu ponto de fusão e de ebulição.

O Etanol O etanol é o mais importante dos álcoois, pois ele é um dos combustíveis que tem maior propabilidade de substituir o petróleo nas próximas décadas. É obtido através da fermentação de açúcares, como os presentes na cana-de-açúcar, milho, cevada, malte, etc, ou pela hidratação do etileno.

Seu ponto de fusão é de -114ºC, o que faz com que seja utilizado também como fluido para termômetros de temperaturas muito baixas (o mercúrio não serviria já que seu PF* é de -40ºC).

*PF = Ponto de Fusão

Para se obter um etanol 100% puro, é preciso desidratar o acetaldeído, feito sintéticamente.

Função Fenol:

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Os fenóis são compostos orgânicos que contêm o grupo funcional Hidroxila -OH ligado diretamente à um carbono de anel aromático. São ácidos, em razão do hidrogênio ionizável ligado ao oxigênio. São antibacterianos e fungicidas.

Nomenclatura Oficial e usual

Para formar o nome de um fenol basta seguir a regra:

- Começar com hidroxi (OH) seguido do restante da molécula, considerada como hidrocarboneto.

Exemplo:

Hidroxibenzeno (oficial – OH ligado à um radical Fenil) C6H5OH Fenol comum – usual Ácido fênico – usual

Quando existem mais radicais ligados ao anel aromático, eles serão prefixados de Orto (o), Meta (m) e Para (p), respectivamente, em relação à Hidroxila. Exemplo:

o-hidroximetil benzeno (oficial) o-cresol (usual) o-hidroxitolueno (usual) Esse composto é utilizado no produto chamado Creolina (germicida)

m-hidroximetilbenzeno (oficial) m-cresol (usual) m-hidroxitolueno (usual)

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o-diidroxibenzeno (oficial) Catecol (usual)

Uma nomenclatura oficial é relacionada às regras da (I.U.P.A.C.) – “ Union of Pure and Applied Chemistry”, ou, traduzindo, "União Internacional de Química Pura e Aplicada”, e a usual é uma nomenclatura simplificada muito usada na indústria farmacêutica dentre outras.

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ANEXO E: Exercícios para os Alunos de Álcoois e Fen óis

1. Dê o nome oficial dos seguintes alcoóis:

As moléculas são feitas em um software chamado “chemitorium”, disponível gratuitamente no site baixaki.

2. Escreva a fórmula estrutural e dê o nome oficial dos seguintes alcoóis:

a) álcool metílico

a) álcool etílico

a) álcool propílico

a ) H3C CH2 CH CH3

OHb )H2C CH2 CH2 CH2 CH3

OH

c )H3C C CH2 CH3

CH3

OH

d )

OH

OHe ) f )H2C CH CH3

OH

OH

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a) álcool isopropílico

a) álcool s-butílico

a) álcool t-butílico

3. O álcool etílico é produzido nas usinas pela fermentação do melaço de cana de açúcar. Nos tanques de fermentação, observa-se uma intensa fervura aparente do caldo.

a) explique por que ocorre essa “fervura fria”.

b) escreva a equação da reação envolvida.

4. Um indivíduo ingere um copo de 300mL de aguardente de cana (pinga) cujo teor alcoólico é 40o GL. Sabendo-se que o teor alcoólico da cerveja é de 4o GL e considerando que uma garrafa de cerveja tenha um volume de 600mL, quantas garrafas de cerveja ele deveria beber para ingerir a mesma quantidade de álcool?

5. Escreva a equação e explique o funcionamento do bafômetro.

6. Indique os principais métodos de obtenção do metanol e do etanol.

7. O que significa dizer que o teor alcoólico de uma bebida é de 70oGL.

8. Pode-se afirmar que toda a bebida alcoólica é destilada? Por que?

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ANEXO F: Material de Apoio ao Professor: Nomenclatu ra de Hidrocarbonetos

Os hidrocarbonetos são compostos orgânicos formados unicamente por carbono e hidrogênio unidos tetraedricamente por ligação covalente assim como todos os compostos orgânicos. Os hidrocarbonetos são a chave principal da química orgânica, visto que são eles que fornecem as coordenadas principais para formação de novas cadeias e posteriormente para nomenclatura de outros compostos. Praticamente todos os alcanos ocorrem naturalmente no gás natural do petróleo, enquanto que os mais pesados, alcenos e alcinos são obtidos no processo de refinação. Podendo também ser sintetizados em laboratório.

O estado físico dos hidrocarbonetos geralmente é gasoso ou líquido, em virtude de seu baixo ponto de fusão e ebulição, por ser apolares, e unidos por forças intermoleculares fracas, são pouco solúveis em água, ou seja, seu grau de dissociação é bastante pequeno até que seja atingido o equilibrio. Os hidrocarbonetos são subdivididos em alcanos, alcenos e alcinos, podendo ser de cadeias ramificadas, cíclicos ou acíclicos, saturados e insaturados e aromáticos onde:

• Ramificadas: possuem ramificações, que são radicais ligados ao carbono. • Cíclicos: formam ciclos representados através de formas geométricas. • Acíclico: são hidrocarbonetos que possuem cadeias abertas • Saturados: possuem somente ligações simples (σ) sendo saturado de

hidrogênios (alcanos e cicloalcanos). • Insaturados: possuem ligações duplas (σπ) e triplas (σππ), em função destas

subtrai-se o hidrogênio (alcenos e Alcinos). • Aromáticos: são os hidrocarbonetos que possuem o anel benzênico.

- Hidrocarbonetos Saturados

Alcanos

São hidrocarbonetos saturados que possuem somente simples ligações em sua formula estrutural. O alcano mais comum é o metano CH4, estando presente não só no gás natural, mas também é produzido bioquimicamente pelos seres microscópicos e que podem viver na ausência de oxigênio, denominados “metanogênios”, presentes no estômago de bovinos e em lamas oriundas de valas oceânicas, sendo capazes de produzir o metano a partir do CO2 e do H2. Exemplos de alcanos:

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Nº de C Hidrocarboneto Cadeia carbônica

1 Metano CH4

2 Etano CH3 -CH3

3 Propano CH3 -CH2 -CH3

4 Butano CH3 -CH2 -CH2 -CH3

5 Pentano CH3 -CH2 -CH2 -CH2 -CH3

6 Hexano CH3 -CH2 -CH2 -CH2 -CH2 -CH3

7 Heptano CH3 -CH2 -CH2 -CH2 -CH2 -CH2-CH3

8 Octano CH3 -CH2 -CH2 -CH2 -CH2 -CH2 -CH2 -CH3

9 Nonano CH3 -CH2 -CH2 -CH2 -CH2 -CH2 -CH2 -CH2 -CH3

10 Decano CH3 -CH2 -CH2 -CH2 -CH2 -CH2 -CH2 -CH2 -CH2 -CH3

Exemplos de alcanos:

3-metil-heptano

Cicloalcanos

São hidrocarbonetos cíclicos, de cadeia fechada, cujo os átomos de carbono estão ligados entre si e mais 2 hidrogênios.

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- Hidrocarbonetos insaturados

Alcenos

São hidrocarbonetos insaturados que além das ligações simples possuem também ligações duplas, os mais importantes alcenos são o eteno e o propeno, e a produção mundial desses compostos supera os 20 milhões de toneladas anuais. O eteno é encontrado na natureza como hormônio de plantas, além de estar presente em frutas e legumes, está ligado ao amadurecimento destes. O eteno é usado na síntese de diversos outros compostos químicos tais como etanol, óxido de etileno e acetona. É importante lembrar que todo alceno que possui 2 duplas ligações em seu esqueleto carbônico é chamado de alcadieno .

Alcinos

Etino ou Acetileno

São hidrocarbonetos insaturados que possuem ligações triplas (σ π π), em sua fórmula estrutural. O mais simples dos alcinos é o etino conhecido como acetileno amplamente utilizado na síntese de anticoncepcionais, antifúngicos e como gás de combustão em maçaricos, é um gás altamente inflamável e com odor de alho. Ocorrem naturalmente como hormônios, porém a maioria é sintetizada a partir do petróleo.

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- Hidrocarbonetos Aromáticos

São cíclicos e insaturados, que possuem três duplas ligações alternadas no esqueleto carbônico, cujo representante principal e mais simples é o benzeno. Esses hidrocarbonetos são chamados de aromáticos em virtude de possuírem um odor pronunciável. O benzeno é um produto químico muito utilizado, mas vem sendo substituído por outros com devido a seu potencial cancerígeno.

Benzeno

Nomenclatura dos hidrocarbonetos

Hidrocarboneto Prefixo de acordo com a quantidade de carbonos. Terminação

Alcano 1-Met, 2-Et, 3-Prop, 4-But, 5-Pent, 6-Hex, 7-Hept, 8-Oct, 9-Non, 10-Dec, 11-Undec, 12-Dodec, 13-Tridec, 14-Tetradec, 15-Pentadec, 16-Hexadec, 17-Heptadec, 18-Octadec, 19-Nonadec, 20-Icos, 21-Heneicos, 22-Docos, 23-Tricos, 30-Triacont, 31-Hentriacont, 40-Tetracont, 50-Pentacont, 60-Hexacont, 70-Heptacont, 80-Octacont, 90-Nonacont, 100-Hect …

ano

Alceno eno

Alcino ino

No caso de ciclos: Ciclo + prefixo + terminação

Nomenclatura dos aromáticos

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Um sistema antigo de nomenclatura sugere que a posição 1,2(o – orto), 1,3(m- meta e 1,4(p-para) acompanhada de xileno, é usada em função da adição de 2 grupos metila ao anel benzênico origina isômeros (compostos idênticos só diferindo na posição dos radicais).

A nomenclatura comum a todos os aromáticos é:

Numero indicativo de posição dos radicais + nome dos radicais + benzeno

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a)

d)

c)

a)

ANEXO G: Exercícios para os Alunos de Hidrocarbone tos

1 ) Dê o nome dos seguintes compostos orgânicos:

2) Escreva as fórmulas linha dos compostos abaixo:

a) 4- benzil – 5- etil -4,6,6 – trimetil –hept-1-eno.

b)

b)

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b) 5- s-butil- 2,2 – dietil – 3- i- propil – heptano.

c) 1 – i- butil - 1- etil- 1- propil – 1 – metil – metano.

d) 3 – etil -2 – fenil – 5 – metil – oct-4 – eno.

e) 4-benzil-5-t-butil-2,6-dimetil-octadieno – 1,4

f) 3-i-butil -2-fenil-3,7 – dimetil – 6 – propil – nonino – 4

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ANEXO H: Material de Apoio ao Professor: Aula Polím eros

O que são plásticos? A origem da palavra plástico vem do grego plastikós,

que significa adequado à moldagem. Plásticos são materiais formados pela união

de grandes cadeias moleculares chamadas polímeros que, por sua vez, são

formadas por moléculas menores denominadas monômeros. Os plásticos são

produzidos através de um processo químico conhecido como polimerização, a união

química de monômeros que forma polímeros.

Os polímeros podem ser naturais ou sintéticos. São polímeros naturais, entre

outros, algodão, madeira, cabelos, chifre de boi, látex. Estes polímeros são comuns

em plantas e animais. São polímeros sintéticos os plásticos, obtidos através de

reações químicas.

Para completar a definição do que é um polímero, podemos dizer que são

materiais, cujo elemento essencial é constituído por ligações orgânicas, que

resultam da síntese artificial ou transformação de produtos naturais. Sendo mais

prático, podemos dizer que um polímero é formado pela repetição de vários

monômeros, isto é, o polímero é formado por um conjunto de monômeros .

Monômeros são grupos simples de átomos ou moléculas que se submetidos a

certas condições de pressão e temperatura fazem ligações químicas entre si,

formando as já citadas macromoléculas que consistem os polímeros. Muitas vezes

são necessários catalisadores para que a polimerização aconteça.

Podemos citar o polietileno como exemplo de polímero, por ser um material

plástico muito aplicado, sendo usado, por exemplo, em saquinhos de leite. O

polietileno é composto pela repetição de milhares de unidades da molécula básica

do eteno, também nomeado etileno.

Os polímeros podem ser classificados como: polímeros de adição,

copolímeros ou polímeros de condensação (EICKHOFF, 2004).

Os polímeros de adição são polímeros formados por sucessivas adições de

monômeros. As substâncias utilizadas na produção desses polímeros apresentam

obrigatoriamente pelo menos um dupla ligação entre carbonos. Durante a

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polimerização, na presença de catalisador, aquecimento e aumento de pressão,

ocorre a ruptura de uma ligação e a formação de duas simples ligações.

Pode-se dizer que existem três diferentes estados morfológicos de ordem

intermolecular: amorfo, orientado e cristalino.

O estado amorfo é aquele em que as moléculas poliméricas estão arranjadas

de forma aleatória, em enovelamentos entrelaçados, formando uma estrutura

totalmente desordenada, Neste grupo temos termoplásticos (polímeros que fundem

sob aumento de temperatura), termofixos (não fundem), borrachas e elastômeros.

O estado orientado é aquele que as moléculas poliméricas estão arranjadas

de modo que cada um de seus átomos encontra-se numa posição precisa, numa

estrutura regular repetitiva rigidamente empacotada, formando uma estrutura

altamente ordenada. No entanto, dentro da mesma cadeia, somente alguns

segmentos ajustam-se em um estado ordenado e por isso raramente os polímeros

atingem 100% de cristalinidade. Portanto, os sólidos resultantes do processo de

cristalização contêm regiões amorfas e cristalinas e são chamadas semicristalinos.

Os polímeros termoplásticos podem ser transformados em objetos a qualquer

instante, através de técnicas de processamento usuais como injeção, extrusão, etc.

Já as borrachas e elastômeros, uma vez que transformados em artefatos, não

podem mais ser reprocessados por técnicas simples, devido a existência de ligações

cruzadas. O que distingue uma borracha de um elastômero é o número de ligações

cruzadas. No caso de borrachas, este número é bem maior do que nos elastômeros.

Podemos considerar, com isso, que os plásticos são os materiais versáteis

que a indústria necessitava. Fica difícil imaginar nos dias de hoje não utilizar o

plástico nas mais diversas aplicações, onde cada vez mais ele vai substituindo

materiais como o couro, a madeira, a lã, o vidro e até aço. Devido a sua leveza e

resistência, os materiais poliméricos chegam a ser aplicados até mesmo de

maneiras antes impensáveis, como em estruturas de pontes, estruturas de aviões,

roupas contra fogo, carros de corrida, etc.

Os polímeros possuem uma simbologia que é utilizada no Brasil e em outros

países, com exceção da Alemanha, onde a numeração vai de um a oito, sendo que

o número 7 corresponde à resina ABS (acrilonitrila-butadieno-estireno). Esta

simbologia consta em todas as embalagens disponíveis no mercado, normalmente

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ela se encontra embaixo delas. Segue abaixo a figura 14 com os respectivos

símbolos.

Figura 14: Simbologia Polímeros

Fonte: Franchetti,S.M.M.; Marconato,J.M.,2003)

Essa simbologia permite uma melhor separação dos materiais plásticos nas

usinas de triagem de recicagem: 1 - PET – poli(tereftalato de etileno) – garrafas de

refrigerantes, água, vinagre, detergentes. 2 - HDPE (PEAD) – polietileno de alta

densidade – recipientes de detergentes, amaciantes, branqueadores, leite,

condicionadores, xampus, óleos de motor. 3 - PVC – cloreto de poli(vinila) – pipas,

cortinas de banheiros, bandejas de refeições, capas, assoalhos, forros. 4 - LDPE

(PEBD) – polietileno de baixa densidade – filmes, sacolas de supermercado,

embalagens de lanches. 5 - PP – polipropileno – recipientes para guardar alimentos

(Tupperware), carpetes, embalagens de pudins, de iogurtes e de água mineral. 6 -

PS – poliestireno – copos de água e de café, protetor de embalagens (isopor),

protetor de cartuchos de impressora. 7 - Outros: PC, PU, ABS – policarbonato,

poliuretano e acrilonitrilabutadieno- estireno. O PC é utilizado na fabricação de

mamadeiras, coberturas de residências, lentes de óculos, escudo protetor contra

balas; o PU é empregado em solados, saltos de calçados, batentes, rodas, pára-

choques; e o ABS é usado em maçanetas, carcaças de aparelhos, tubulações de

produtos químicos corrosivos.

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ANEXO I: Material de Apoio ao Professor: Nomenclatu ra de Éter,

Aldeídos e Cetonas

Função Éter:

Os éteres são compostos que apresentam um átomo de Oxigênio entre dois radicais orgânicos. Quando esses radicais forem iguais, o éter é chamado de simétrico, e assimétrico caso contrário.

Eles possuem caráter básico, são geralmente usados como anestésicos ou solventes. São pouco solúveis em água (cadeia pequena), e totalmente insolúveis quando a cadeia carbônica for longa. São altamente inflamáveis e voláteis.

Nomenclatura oficial (IUPAC) e Usual

A nomenclatura oficial dos éteres é bastante simples:

- Número de carbonos do menor radical ligado ao oxigênio + OXI + nome do maior radical, porém como se fosse um hidrocarboneto.

A nomenclatura usual é bastante limitada, sendo feita assim:

Éter + radicais em ordem alfabética + ico

ou

Éter + radical menor + radical maior + ico

Exemplos:

Metoximetano (iupac) Éter dimetílico

Etoxietano (iupac) Éter dietílico, éter sulfúrico, éter de farmácia, éter de laboratório, éter comum = nomenclatura usual

Metoxietano (iupac) Éter metiletílico (usual)

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Metoxibenzeno (iupac) Éter metilfenílico (usual)

Função Aldeído:

Os aldeídos são uma função orgânica cujas moléculas apresentam o grupo formila (H-C=O) ligado a um radical alifático (de cadeia aberta ou fechada) ou aromático.

Grupo funcional do Aldeído

A fórmula básica dos aldeídos é a de um álcool correspondente em número de carbonos menos dois átomos de hidrogênio, ou ainda, a substituição de dois átomos de hidrogênio de um hidrocarboneto por um de oxigênio.

De uma forma geral, os aldeídos de menor massa molecular apresentar odor desagradável (a exemplo do formol), enquanto que os de maior massa possuem odor agradável de frutas (odoríferos naturais).

Nomenclatura dos Aldeídos

Como o grupo formilo só se apresenta nas extremidades das moléculas de aldeídos, não há necessidade de numerar o carbono no qual está ligado. Assim, deve-se nomear os radicais ligados à cadeia principal, nomear a cadeia quanto ao número de átomos de carbonos e à saturação das ligações, e completar com o sufixo “AL”.

Nomenclaturas Usuais

Alguns aldeídos possuem nomenclatura usual reconhecida pela IUPAC, embora alguns professores tenham certa resistência em aceitá-las oficiais:

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Observe que a nomenclatura usual é baseada em ácidos carboxílicos correspondentes com o número de átomos de carbono dos aldeídos.

Obtenção

Os aldeídos podem ser obtidos pela redução de ácidos carboxílicos, ou pela oxidação parcial de alcoóis em meio ácido:

C2H5OH + ½ O2 -> C2H4O + H2O

Outra forma de sintetizar um aldeído a partir de um álcool é desidrogená-lo cataliticamente utilizando algum metal que absorva H2 (platina, paládio, ródio).

Função: Cetona

As cetonas são compostos orgânicos que contém o grupo funcional carbonila ligado à dois radicais.

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Carbonila

As cetonas são obtidas através da oxidação de álcoois secundários (o oxigênio se ligará ao hidrogenio do carbono secundário, o que é muito instável), que formará então a cetona + água:

Nomenclatura oficial e usual

A nomenclatura oficial é praticamente igual à dos hidrocarbonetos, apenas trocando o final O por ONA, e na nomenclatura usual, os radicais são unidos em uma só palavra (por número de carbonos, o menor primeiro), seguidos de cetona.

butanona (oficial) metiletilcetona (usual)

butenona-3

propanona (oficial) dimetilcetona (usual) acetona (nome comercial)

A propanona é a cetona mais importante. É mais conhecida como acetona, e é utilizada como solvente de tintas, removedor de esmaltes, etc. Seu cheiro é bastante forte e desagradável, sendo um líquido inflamável, volátil e incolor.

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C C

C H

O

C

C C

H

H

H

HH

HH

H

H

H

H

b

C C

C

C O

C C

C

H

H

HH

H H HH

HH

H

H

H

HH

c)

OCH3

CH

C

HO

O

H

CH3

e)

O

CH2

CHO

H2C

CH3

HO

CHCH3H3C

f)

ANEXO J: Exercícios para os Alunos de Éter, Aldeído s e Cetonas

1. Indique com um círculo e classifique as funções orgânicas que estão presentes nas moléculas abaixo:

2. Escreva as fórmulas estruturais ou dê os nomes oficiais e usuais (quando possível) dos compostos abaixo:

CH3 CH

CH3

CH2 OHa)

b) H3C CH2 C C CH3

CH2

CH3

CH3

O

C

H

H

H

OH

CC

HH

HH

H

a

C C C C H

O H

H

H

H

H

H

H

d)

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H3C CH CH2 CH2 C

H

O

CH2

CH3

c)CH2OH

a)

d) etil-terciobutil-cetona e) metóxi-sec-butano

f) isopropil – benzil – carbinol g) 2-etil-3,3-dimetil-5-i-propil-ciclo-hexanol

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ANEXO L: Aula Experimental – Densidade e propriedad es térmicas dos

Polímeros

Para estas atividades serão necessário os seguintes materiais:

- 6 béqueres de 150 mL

- Placas Petri

- Códigos de diversas embalagens diferentes (cortar em quadradinhos somente o

código de identificação dos materiais poliméricos)

- Soluções de álcool e cloreto de de cálcio de diferentes densidades.

- 3 copos descartáveis, PS - Poliestireno (sólido), PS – Poliestireno (espuma) e copo

de papel.

- Chapa de aquecimento

- Água

- Termômetro

- Balança analítica

Procedimento 1:

1. Colocar os 6 béqueres com as diferentes soluções e densidades em ordem

crescente de densidade.

2. Coloque a amostra de plástico na solução alcoólica de menos densidade (béquer

1).

3. Fazer os alunos analisarem se afunda ou flutua e anote. Se afundar, coloque a

mesma amostra na solução de maior densidade (béquer 2).

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4. Se necessário, coloque a amostra no béquer 3 e assim por diante. Anote a faixa

de densidades correspondentes. Repita o procedimento para cada amostra de

plástico e coloque o resultado em uma tabela.

Consultar a tabela, buscando classificar os problemas conforme suas

densidades.

Fonte: Franchetti,S.M.M.; Marconato,J.M.,2003)

Procedimento 2:

1. Manuseie os diferentes copos descartáveis: PS (sólido), PS (espuma) e o copo de

papel. 2. Coloque água quente, aquecida em uma chapa de aquecimento (cerca de

60 °C – controlado por termômetro) até a metade de cada copo diferente. 3. Segure

um a um. 4. Anote o que ocorre. 5. Meça a massa de cada um em uma balança

analítica. 6. Anote e comparar. 7. Compare o custo de cada um.

Levante os seguintes questionamentos para os alunos:

1. Qual copo escolheria para tomar um chocolate quente?

2. Qual escolheria para tomar água?

3. Qual escolheria se pensasse somente no preço?

4. Qual escolheria se pensasse no descarte final no meio ambiente?

5. Procure pesquisar na comunidade se os copos descartados são reciclados.

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ANEXO M: Material de Apoio ao Professor: Impactos A mbientais e

Reciclagem de Polímeros

A problemática ambiental deixou de ser preocupação de governos e pólos

econômicos, tornando-se imprescindível a cada momento, que todos os envolvidos,

diretos ou indiretamente, assumam uma posição mais positiva no que tange a

solução de problemas ambientais.

No processo de reciclagem, que além de preservar o meio ambiente também

gera riquezas, os materiais mais reciclados são os vidros, os alumínios, os papéis e

os plásticos. Esta reciclagem contribui para a diminuição significativa da poluição do

solo, da água e do ar. Muitas indústrias estão reciclando materiais como uma forma

de reduzir os custos de produção. Materiais plásticos estão cada vez mais presentes

no cotidiano do ser humano, e seu consumo tem mostrado um específico aumento

anual a uma média de 4% ao ano (de 25.9 milhões de toneladas em 1996 para 36.9

milhões de toneladas em 2006). A geração de lixo de plástico pós-uso aumentou

6,6% ao ano (de 16,9 para 25,5 toneladas) entre 1996 e 2006. O lixo plástico

acumula 20% do total de volume de lixo sólido depositado anualmente em aterros.

O problema é que boa parte desse plástico recolhido é constituída de resinas

muito baratas, tais como PE, PP ou PS, cujo reaproveitamento como material tende

a ser inviável economicamente, dado o baixo preço da resina virgem a qual, além

disso, geralmente apresenta melhores propriedades. Um caso emblemático é o dos

automóveis. A legislação européia impõe que este ano pelo menos 85% dos

automóveis sejam reciclados e que gerem, no máximo, 15% em peso de resíduos

não recuperáveis. Em 2015 esses percentuais passarão a, respectivamente, 95% e

5%. Em 1996 a reciclagem de automóveis gerou 500 mil toneladas desse resíduo e

estima-se que em 2015 essa quantidade suba para 850 mil toneladas.

Lamentavelmente esse resíduo também não se presta para ser aproveitado

novamente como matéria-prima. Uma abordagem similar também está sendo

proposta no Japão para os aparelhos eletrodomésticos.

Promover a reciclagem e dar vida nova a materiais plásticos que acabariam

em lixões ou aterros sanitários não é apenas uma atitude ecologicamente correta, é

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uma atitude de visão. Do total de plásticos produzidos no Brasil, só reciclamos 15%.

Um dos empecilhos é a grande variedade de tipos de plásticos. Uma das

alternativas seria definir um tipo específico de plástico para ser coletado.

A Sociedade Americana de Ensaios de Materiais (ASTM, sigla em inglês)

normalizou uma divisão dos tipos de reciclagem de plásticos, de modo a uniformizar

os conceitos. Essa divisão engloba:

• Reciclagem mecânica: Quando o plástico passa por etapas de seleção,

moagem, lavagem, secagem, aglutinação e reprocessamento, originando o

grânulo ou uma peça de plástico reciclada.

• Reciclagem química: Quando o plástico passa pela despolimerização visando

à destruição da estrutura polimérica, inclusive da cadeia principal.

• Reciclagem energética: O plástico que passa por combustão. O plástico não

deixa de ser despolimerizado, porém não há ênfase nos produtos que

possam advir da despolimerização, somente a energia desprendida no

processo.

Com a crescente necessidade da adoção de novas medidas para o controle do

lixo no mundo, instituições especializadas – como a Plastivida e a Abrelpe –

Associação Brasileira de Empresas de Limpeza e Resíduos Especiais – passaram a

estudar mais profundamente as possibilidades da reciclagem energética e

descobriram que o plástico é um componente que faz grande diferença nesse tipo

de processamento.

O material detém boa parte do potencial energético de sua matéria-prima, o

petróleo, e, por isso, possui alto poder calorífico. Isso significa que, ao ser queimado

na reciclagem energética, o material libera grande quantidade de calor e,

consequentemente, produz muita energia. De acordo com a Plastivida, 1 kg de

plástico é capaz de produzir a mesma quantidade de energia elétrica gerada por 1

kg de óleo diesel. Essa é a idéia do processo de reciclagem energética, que já é

adotado em vários países – como Suíça, EUA, Japão e França – como solução para

a grande produção de lixo no mundo e a falta de espaço para tratá-lo

adequadamente.

Ao se tratar de assuntos relacionados ao meio ambiente em sala de aula e

relacionando-o com o cotidiano ao ensinar, o esperado é que haja uma mudança da

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maneira que o aluno vê e pensa em relação ao meio ambiente. O objetivo é que os

estudantes desenvolvam um espírito crítico e que evitem, por exemplo, jogar lixo nas

ruas e desperdiçar água, enfim, espera-se que ele evite realizar qualquer ação

danosa ao meio, e mais ainda, espera-se a compreensão da real importância da

separação do lixo, da destinação dos resíduos para os diferentes tipos de

reciclagem, o que esta reciclagem pode fazer ou o que significa transformar os

resíduos,. Como cidadão que é, o jovem educando deve sentir-se responsável pelo

mundo em que vive, consciente dos problemas ambientais, e que a participação de

cada um seja é fundamental. Isto deve acontecer de forma didática e mais natural

possível.

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ANEXO N: Avaliação de Conhecimentos sobre Petróleo e Polímeros dentro

das Funções Orgânicas

Centro Universitário La Salle – Unilasalle

Marcio Renato Ávila Agarrallua

1) Cite algumas funções orgânicas presente nos derivados de petróleo.

2) Qual a relação entre petróleo e polímero?

3) Quais os polímeros que podemos encontrar no nosso dia-a-dia?

4) Todos os plásticos possuem a mesma característica (propriedades químicas e

físicas)?

5) Qual função orgânica encontramos no shampoo? E na acetona?

6) A reciclagem é um termo genericamente empregado para designar o

reaproveitamento de materiais utilizados como matéria-prima para um novo

produto. Muitos materiais podem ser reciclados. O conceito reciclar não é o

mesmo que o de reutilizar. Qual a diferença? Cite exemplos de materiais

recicláveis.